JP4354397B2 - Magnetic field generator for magnetic force microscope - Google Patents

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Description

本発明は、磁気力を測定する磁気力顕微鏡用の磁界発生装置に関する。   The present invention relates to a magnetic field generator for a magnetic force microscope that measures magnetic force.

近年、ハードディスクのような高密度に磁化された磁気記録媒体や磁性体試料の磁化パターンの測定を可能とする磁気力顕微鏡が実用化されている（例えば、非特許文献１参照）。磁気力顕微鏡は、非接触で物理量を測定する走査型力顕微鏡の一種であり、強磁性材料を用いて構成される探針部（プローブ）とレバー部からなるカンチレバーを測定対象表面に近づけて、それらの間に働く磁気力を測定することができる。   In recent years, magnetic force microscopes capable of measuring the magnetization pattern of a magnetic recording medium and a magnetic sample magnetized at high density such as a hard disk have been put into practical use (for example, see Non-Patent Document 1). A magnetic force microscope is a type of scanning force microscope that measures physical quantities in a non-contact manner. A cantilever composed of a probe part (probe) and a lever part made of a ferromagnetic material is brought close to the surface to be measured. The magnetic force acting between them can be measured.

プローブを測定対象表面からわずかに浮上させ、非接触状態で走査したとき、測定対象とプローブとの間に磁気力が働くと、プローブを保持しているレバー部に撓みが生じる。この撓みを光てこ法等で検出し、位置毎の磁気力を測定してマッピングすることで、磁化パターンの測定が可能となる。   When the probe is slightly lifted from the surface of the measurement object and scanned in a non-contact state, if a magnetic force acts between the measurement object and the probe, the lever portion holding the probe is bent. By detecting this deflection by an optical lever method or the like, and measuring and mapping the magnetic force at each position, the magnetization pattern can be measured.

磁気力顕微鏡の前身である原子間力顕微鏡用のカンチレバープローブは、特性に個体差があるため、測定前にプローブの感度較正を行う必要がある。その較正方法としては、プローブを機械的な振動手段により振動させ、加振強度と周波数に対して最適な振動振幅が得られるように、プローブの周波数特性を較正するのが一般的である。   Since a cantilever probe for an atomic force microscope, which is the predecessor of a magnetic force microscope, has individual differences in characteristics, it is necessary to calibrate the sensitivity of the probe before measurement. As a calibration method, the probe is generally oscillated by mechanical vibration means, and the frequency characteristic of the probe is calibrated so as to obtain an optimum vibration amplitude with respect to the excitation intensity and frequency.

一方、磁気力顕微鏡においても、磁気力顕微鏡用のカンチレバープローブそのものの磁気特性に個体差があるが、これを較正する手段は実用化されていない。このため、磁気力顕微鏡においても、原子間力顕微鏡と同様の周波数特性較正方法が用いられているに過ぎず、プローブの磁気特性の個体差を較正できないのが現状である。   On the other hand, even in the magnetic force microscope, there are individual differences in the magnetic characteristics of the cantilever probe itself for the magnetic force microscope, but means for calibrating this has not been put into practical use. For this reason, in the magnetic force microscope, only the frequency characteristic calibration method similar to the atomic force microscope is used, and the individual difference in the magnetic characteristic of the probe cannot be calibrated at present.

これに対して、プローブを機械的に振動させた状態で直流磁界を加え、振動周波数変化を較正する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、磁気力顕微鏡を利用して、測定対象の記録ヘッドから高周波の磁界を発生させて磁気力を測定する磁気記録ヘッド測定装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
“THE DIGITAL INSTRUMENTS DIMENSION 3100 SCANNING PROBE MICROSCOPE (SPM)”、［online］、［平成１６年９月１７日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.veeco.com/html/datasheet_d3100.asp ＞ 特開平０７−０７２２２９号公報 特開２００１−２６６３１７号公報 On the other hand, a method has been proposed in which a DC magnetic field is applied in a state in which the probe is mechanically oscillated to calibrate a change in vibration frequency (see, for example, Patent Document 1).
Also known is a magnetic recording head measuring apparatus that uses a magnetic force microscope to measure a magnetic force by generating a high-frequency magnetic field from a recording head to be measured (see, for example, Patent Document 2).
“THE DIGITAL INSTRUMENTS DIMENSION 3100 SCANNING PROBE MICROSCOPE (SPM)”, [online], [searched on September 17, 2004], Internet <URL: http://www.veeco.com/html/datasheet_d3100.asp> Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-072229 JP 2001-266317 A

上述のように、磁気力顕微鏡用のカンチレバープローブ自身は個体差を持っており、プローブに用いられる磁性体の膜厚やプローブ先端の形状にばらつきがある。このため、検出磁界強度のほか、測定距離にばらつきが発生してしまうが、現在実用化されている方法ではこれらのばらつきを較正することはできない。また、プローブを機械的に振動させる方法でも、測定距離に関する補正を行うことはできない。   As described above, the magnetic force microscope cantilever probe itself has individual differences, and the film thickness of the magnetic material used for the probe and the shape of the probe tip vary. For this reason, variations occur in the measurement distance in addition to the detected magnetic field strength, but these variations cannot be calibrated by a method that is currently in practical use. Further, even with a method in which the probe is mechanically vibrated, the measurement distance cannot be corrected.

本発明の課題は、磁気力顕微鏡のカンチレバープローブの測定距離に関する較正を行うことである。   An object of the present invention is to perform calibration relating to a measurement distance of a cantilever probe of a magnetic force microscope.

図１は、本発明の磁界発生装置の原理図である。図１の磁界発生装置は、磁気力顕微鏡の較正に用いる装置であって、それぞれ異なる位置に分離した磁界を発生する複数の磁界発生部１０１−ｉ（ｉ＝１，２，．．．，ｎ）を備える。これらの磁界発生部の各々は、磁界を局所的に発生させる磁極対または線状の導体からなり、少なくとも２つ以上は、外形、形状、寸法のいずれかが異なる。 FIG. 1 is a principle diagram of a magnetic field generator of the present invention. 1 is an apparatus used for calibration of a magnetic force microscope, and a plurality of magnetic field generators 101-i (i = 1, 2,..., N) that generate magnetic fields separated at different positions. ). Each of these magnetic field generators is composed of a magnetic pole pair or a linear conductor that locally generates a magnetic field, and at least two of them have different outer shapes, shapes, or dimensions.

このような磁界発生装置を磁気力顕微鏡によりスキャンして磁界強度を測定すれば、スキャン方向におけるそれぞれの磁界発生部の外形、形状、寸法のいずれかに対応する距離の測定値が得られる。これらの測定値を用いることで、プローブの測定距離に関する個体差を正確に較正することができる。   When such a magnetic field generator is scanned with a magnetic force microscope and the magnetic field intensity is measured, a measured value of a distance corresponding to any one of the outer shape, shape, and dimension of each magnetic field generator in the scanning direction can be obtained. By using these measurement values, individual differences regarding the measurement distance of the probe can be accurately calibrated.

本発明によれば、磁気力顕微鏡のプローブの絶対強度と測定距離を較正することが可能になる。このため、装置としての磁界強度検出出力および測定距離の絶対値が保証され、再現性が良く、信頼できるものとなる。これにより、磁気ヘッド等のサンプルの検査精度が向上し、製品の歩留まり向上とコストダウンにつながる。   According to the present invention, it is possible to calibrate the absolute intensity and measurement distance of a probe of a magnetic force microscope. For this reason, the magnetic field strength detection output as an apparatus and the absolute value of the measurement distance are guaranteed, and the reproducibility is good and reliable. As a result, the inspection accuracy of a sample such as a magnetic head is improved, leading to improvement in product yield and cost reduction.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
本実施形態の磁界発生装置では、磁界発生部を複数個配置し、これらを用いて磁気力顕微鏡用のカンチレバープローブの強度感度較正および測定距離較正を行う。複数の磁界発生部のうち、少なくとも２つ以上はそれぞれ外形、形状、寸法のいずれかが異なり、任意の交流磁界の発生が可能である。これらの磁界発生部をカンチレバープローブにてスキャンすることで、磁界発生部の違いに応じた強度と距離の測定値が得られ、この測定値の差を用いてプローブの個体差を正確に較正する。これにより、カンチレバープローブを交換した場合にも、磁界に対するプローブの絶対強度と測定距離を正確に較正することができる。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
In the magnetic field generator of the present embodiment, a plurality of magnetic field generators are arranged, and the intensity sensitivity calibration and measurement distance calibration of a cantilever probe for a magnetic force microscope are performed using these. Of the plurality of magnetic field generating units, at least two or more have different outer shapes, shapes, or dimensions, and can generate an arbitrary AC magnetic field. By scanning these magnetic field generators with a cantilever probe, measured values of intensity and distance according to the difference of the magnetic field generators are obtained, and the individual differences of the probes are accurately calibrated using the difference between the measured values. . Thereby, even when the cantilever probe is replaced, the absolute intensity of the probe and the measurement distance with respect to the magnetic field can be accurately calibrated.

図２は、このような磁界発生装置の構成例を示している。図２の磁界発生装置は、コア２０１、高周波駆動用コイル２０２、および高周波電源２０３からなる。
コア２０１上には、６つの磁極領域２０４−１、２０４−２、２０５−１、２０５−２、２０６−１、および２０６−２が形成されており、磁極領域２０４−１と磁極領域２０４−２は磁界発生部（磁極対）Ａを構成する。同様に、磁極領域２０５−１と磁極領域２０５−２は磁界発生部Ｂを構成し、磁極領域２０６−１と磁極領域２０６−２は磁界発生部Ｃを構成する。このような磁界発生構造により、異なる位置にそれぞれ分離した局所的な磁界が発生する。 FIG. 2 shows a configuration example of such a magnetic field generator. The magnetic field generator shown in FIG. 2 includes a core 201, a high frequency driving coil 202, and a high frequency power source 203.
On the core 201, six magnetic pole regions 204-1, 204-2, 205-1, 205-2, 206-1 and 206-2 are formed. The magnetic pole region 204-1 and the magnetic pole region 204- 2 constitutes a magnetic field generating part (magnetic pole pair) A. Similarly, the magnetic pole region 205-1 and the magnetic pole region 205-2 constitute a magnetic field generator B, and the magnetic pole region 206-1 and the magnetic pole region 206-2 constitute a magnetic field generator C. Such a magnetic field generating structure generates a local magnetic field separated at different positions.

また、高周波電源２０３を用いてコイル２０２に電流を流すことにより、磁界発生部Ａ〜Ｃは、任意の強度の高周波磁界を発生することができる。カンチレバー２１１にはプローブ２１２が設けられており、プローブ２１２を用いて各磁界発生部により発生される磁界の強度が測定される。   In addition, the magnetic field generators A to C can generate a high-frequency magnetic field having an arbitrary strength by causing a current to flow through the coil 202 using the high-frequency power source 203. The cantilever 211 is provided with a probe 212, and the intensity of the magnetic field generated by each magnetic field generator is measured using the probe 212.

図３は、図２の磁界発生装置を用いてプローブ２１２の較正を行う較正装置の構成図である。図３の較正装置は、磁界発生装置に加えて、カンチレバー２１１、光検出器３０１、レーザ光源３０２、ＸＹＺスキャナ３０３、およびパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３０４からなる磁気力顕微鏡を備える。   FIG. 3 is a configuration diagram of a calibration apparatus that calibrates the probe 212 using the magnetic field generation apparatus of FIG. 3 includes a magnetic force microscope including a cantilever 211, a photodetector 301, a laser light source 302, an XYZ scanner 303, and a personal computer (PC) 304 in addition to a magnetic field generator.

磁界発生装置のコア２０１を上面から見ると、図４に示すように、磁界発生部Ａ〜Ｃが一列に並んだ磁界発生パターンが形成されている。この例では、磁界発生部Ａ、Ｂ、およびＣの磁極領域の幅（磁極幅）は、それぞれ、７５０ｎｍ、１０００ｎｍ、および５００ｎｍとなるように設計されている。   When the core 201 of the magnetic field generator is viewed from above, a magnetic field generation pattern in which the magnetic field generation parts A to C are arranged in a line is formed as shown in FIG. In this example, the widths (magnetic pole widths) of the magnetic pole regions of the magnetic field generators A, B, and C are designed to be 750 nm, 1000 nm, and 500 nm, respectively.

ＰＣ３０４は、磁気力顕微鏡の全体と高周波電源２０３とを制御する。高周波電源２０３は、ＰＣ３０４からの指示に従って、実際に磁気ヘッド等のサンプルを測定する場合と同様の周波数でコイル２０２を駆動する。ここでは、例えば、１００ＭＨｚ程度の高周波磁界を発生させ、高周波磁気力顕微鏡で測定できるように、６０ｋＨｚ程度の正弦波にて振幅変調が行われる。   The PC 304 controls the entire magnetic force microscope and the high-frequency power source 203. The high frequency power source 203 drives the coil 202 at the same frequency as when actually measuring a sample such as a magnetic head in accordance with an instruction from the PC 304. Here, for example, a high frequency magnetic field of about 100 MHz is generated, and amplitude modulation is performed with a sine wave of about 60 kHz so that measurement can be performed with a high frequency magnetic force microscope.

このような駆動状態において、ＸＹＺスキャナ３０３は、ＰＣ３０４からの指示に従って、プローブ２１２が異なる幅の１列に並んだ磁界発生部Ａ〜Ｃの上をスキャンするように、カンチレバー２１１を移動させる。このとき、カンチレバー２１１は、磁界発生部Ａ〜Ｃが発生する磁界の影響を受け、磁界強度に応じた振幅で振動を開始する。   In such a driving state, the XYZ scanner 303 moves the cantilever 211 so that the probe 212 scans over the magnetic field generators A to C arranged in one row with different widths in accordance with an instruction from the PC 304. At this time, the cantilever 211 is affected by the magnetic field generated by the magnetic field generators A to C, and starts to vibrate with an amplitude corresponding to the magnetic field strength.

レーザ光源３０２から射出されたレーザ光は、振動するカンチレバー２１１により反射され、反射光が光検出器３０１に入射する。光検出器３０１は、入射光の位置の変位を検出し、それをカンチレバー２１１の振幅を示す信号としてＰＣ３０４に出力する。光検出器３０１としては、例えば、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector ）が用いられる。   Laser light emitted from the laser light source 302 is reflected by the vibrating cantilever 211, and the reflected light enters the photodetector 301. The photodetector 301 detects the displacement of the position of the incident light and outputs it to the PC 304 as a signal indicating the amplitude of the cantilever 211. For example, PSD (Position Sensitive Detector) is used as the photodetector 301.

こうして、スキャン動作中に光検出器３０１から出力される振幅信号から、図４に示すようなラインプロファイル４０１が得られる。ラインプロファイル４０１は、スキャン方向の距離に対する磁界強度の変化を表しており、磁界発生パターンの各磁極幅に応じた磁界強度の分布に対応している。   Thus, a line profile 401 as shown in FIG. 4 is obtained from the amplitude signal output from the photodetector 301 during the scanning operation. The line profile 401 represents a change in the magnetic field strength with respect to the distance in the scanning direction, and corresponds to the distribution of the magnetic field strength corresponding to each magnetic pole width of the magnetic field generation pattern.

ＰＣ３０４は、得られたラインプロファイル４０１から、それぞれの磁界発生部の磁極幅に相当する距離を求め、図５に示すように、磁極幅の設計値を横軸、その測定値を縦軸とする平面上にプロットする。そして、プロットされた点を結ぶ直線５０１の切片５０２と傾きを最小二乗法等により算出し、プローブの固有値として保存する。この固有値は、プローブのばらつきに相当する特徴を示しており、プローブ毎に固有値を算出して比較することで、プローブ毎の測定距離に関するばらつきを較正することができる。なお、切片５０２のみを固有値として採用してもよい。   The PC 304 obtains a distance corresponding to the magnetic pole width of each magnetic field generation unit from the obtained line profile 401, and as shown in FIG. 5, the design value of the magnetic pole width is taken on the horizontal axis and the measured value is taken on the vertical axis. Plot on a plane. Then, the intercept 502 and the slope of the straight line 501 connecting the plotted points are calculated by the least square method or the like and stored as the eigenvalue of the probe. This eigenvalue indicates a characteristic corresponding to the variation of the probe, and the variation regarding the measurement distance for each probe can be calibrated by calculating and comparing the eigenvalue for each probe. Note that only the intercept 502 may be adopted as the eigenvalue.

また、磁界強度に関しては、図２の磁界発生構造の場合、各磁極対からは異なる強度の磁界が発生する。ＰＣ３０４は、例えば、図６に示すように、測定強度と磁界発生強度の設計値との比を磁界発生部毎に算出し、その平均値６０１を求めることで、磁界強度に関するプローブの固有値を算出する。   Regarding the magnetic field strength, in the case of the magnetic field generating structure of FIG. 2, magnetic fields having different strengths are generated from the magnetic pole pairs. For example, as shown in FIG. 6, the PC 304 calculates the ratio between the measured intensity and the design value of the magnetic field generation intensity for each magnetic field generation unit, and calculates the average value 601 to calculate the eigenvalue of the probe related to the magnetic field intensity. To do.

本実施形態では、同一のコイル構造を用いて３つの磁界発生部を駆動しているが、これに限らず、磁界発生部毎に別の駆動用コイルを組み込み、任意の磁界を発生させた場合でも、同様の効果が得られる。   In the present embodiment, three magnetic field generators are driven using the same coil structure. However, the present invention is not limited to this, and a separate driving coil is incorporated in each magnetic field generator to generate an arbitrary magnetic field. However, the same effect can be obtained.

また、カンチレバー２１１を移動させる代わりに、磁界発生装置を搭載したステージを移動させてスキャン動作を行ってもよい。
ＭＨｚオーダの高周波磁界測定時には、ｋＨｚオーダの低周波磁界や直流磁界測定時と比べて、測定感度が桁のオーダで低下することが知られている。そのため、本実施形態のように、実際に磁気力顕微鏡を使用する駆動周波数にて磁界発生部を駆動することが重要である。これにより、正確なプローブの絶対強度較正が可能となる。 Further, instead of moving the cantilever 211, the scanning operation may be performed by moving the stage on which the magnetic field generator is mounted.
It is known that when measuring a high-frequency magnetic field in the order of MHz, the measurement sensitivity is reduced by an order of magnitude compared to measuring a low-frequency magnetic field in the order of kHz or a DC magnetic field. Therefore, it is important to drive the magnetic field generator at a drive frequency that actually uses the magnetic force microscope as in this embodiment. This allows accurate absolute calibration of the probe.

図７は、図３の較正装置による較正処理のフローチャートである。較正処理は、磁界発生装置の測定７０１と実サンプルの測定７０２に大別される。
磁界発生装置の測定７０１では、まず、較正装置は、プローブ２１２を用いてコア２０１上の複数の磁界発生部をスキャンすることで、ラインプロファイルを取得する（ステップ７１１）。 FIG. 7 is a flowchart of a calibration process by the calibration apparatus of FIG. The calibration process is roughly divided into a magnetic field generator measurement 701 and an actual sample measurement 702.
In the measurement 701 of the magnetic field generator, first, the calibration device scans a plurality of magnetic field generators on the core 201 using the probe 212 to obtain a line profile (step 711).

次に、ＰＣ３０４は、得られたラインプロファイルから各磁界発生部の磁極幅を算出し（ステップ７１２）、図５のような平面上にプロットして、最小二乗法により近似直線を算出する（ステップ７１３）。そして、その直線の切片αと傾きβをプローブの固有値としてメモリに登録する（ステップ７１４）。   Next, the PC 304 calculates the magnetic pole width of each magnetic field generator from the obtained line profile (step 712), plots it on a plane as shown in FIG. 5, and calculates an approximate line by the least square method (step). 713). Then, the straight line intercept α and inclination β are registered in the memory as eigenvalues of the probe (step 714).

また、ラインプロファイルから各磁界発生部が発生する磁界のピーク強度を算出し（ステップ７１５）、ピーク強度と設計強度との比を算出する（ステップ７１６）。そして、複数の磁界発生部について算出された比の平均値γを求め、プローブの固有値としてメモリに登録する（ステップ７１７）。   Further, the peak intensity of the magnetic field generated by each magnetic field generator is calculated from the line profile (step 715), and the ratio between the peak intensity and the design intensity is calculated (step 716). Then, an average value γ of the ratios calculated for the plurality of magnetic field generators is obtained and registered in the memory as the eigenvalue of the probe (step 717).

実サンプルの測定７０２では、まず、較正装置は、プローブ２１２を用いてサンプル上をスキャンすることで、ラインプロファイルを取得する（ステップ７２１）。
次に、メモリに登録されている各固有値を用いて測定結果を較正する（ステップ７２２）。サンプル上の測定距離については、測定値から固有値αを減算することで正しい距離が得られ、測定強度については、測定値に固有値γの逆数を乗算することで正しい強度が得られる。 In the measurement 702 of the actual sample, first, the calibration device scans the sample using the probe 212 to obtain a line profile (step 721).
Next, the measurement result is calibrated using each eigenvalue registered in the memory (step 722). For the measurement distance on the sample, the correct distance can be obtained by subtracting the eigenvalue α from the measurement value, and for the measurement intensity, the correct intensity can be obtained by multiplying the measurement value by the inverse of the eigenvalue γ.

このように、磁界発生装置を高周波駆動して磁界分布を測定することで、プローブの固有値を算出することができ、測定距離と強度に関するばらつきを較正することが可能になる。さらに、磁界発生装置を磁気力顕微鏡装置のステージ上に配置し、プローブ交換時等に必要に応じて較正を行うことで、絶対測定値の保証された磁気力顕微鏡装置の提供が可能になる。なお、較正に関する計算アルゴリズムは、図５および６に示したものに限定されるわけではない。   Thus, by measuring the magnetic field distribution by driving the magnetic field generator at high frequency, it is possible to calculate the eigenvalue of the probe and to calibrate the variations regarding the measurement distance and the intensity. Furthermore, by arranging the magnetic field generator on the stage of the magnetic force microscope apparatus and performing calibration as necessary when the probe is exchanged, it is possible to provide a magnetic force microscope apparatus with a guaranteed absolute measurement value. Note that the calculation algorithm related to calibration is not limited to that shown in FIGS.

磁界発生装置としては、図２に示したものの他にも、様々な構造のものを用いることができる。図８〜１１は、磁界発生装置を上面から見た場合のいくつかの異なる磁界発生パターンの例を示している。   As the magnetic field generator, devices having various structures can be used in addition to the one shown in FIG. 8 to 11 show examples of several different magnetic field generation patterns when the magnetic field generation device is viewed from above.

図８の磁界発生パターンは、図４に示したパターンとほぼ同様であるが、複数の磁界発生部の一方の磁極が一体型に形成されている。図９の磁界発生パターンも、図４に示したパターンとほぼ同様であるが、複数の磁界発生部の一方の磁極と他方の磁極がそれぞれ一体型に形成されている。これらの磁界発生パターンを用いた場合でも、異なる位置にそれぞれ分離した磁界が発生し、図２の磁界発生装置と同様の効果が得られる。   The magnetic field generation pattern in FIG. 8 is substantially the same as the pattern shown in FIG. 4, but one magnetic pole of a plurality of magnetic field generation units is integrally formed. The magnetic field generation pattern of FIG. 9 is substantially the same as the pattern shown in FIG. 4, but one magnetic pole and the other magnetic pole of each of the plurality of magnetic field generation units are integrally formed. Even when these magnetic field generation patterns are used, separate magnetic fields are generated at different positions, and the same effects as those of the magnetic field generation device of FIG. 2 can be obtained.

図１０の磁界発生パターンは、磁極構造を持たない単純なメタル配線（環状の導体）による１ターンコイルパターン構造を用いた複数の磁界発生部からなる。磁界発生部毎に異なる寸法、形状、巻き数のコイルパターンを形成することで、図２の磁界発生装置と同様の効果が得られる。   The magnetic field generation pattern of FIG. 10 includes a plurality of magnetic field generation units using a one-turn coil pattern structure with simple metal wiring (annular conductor) having no magnetic pole structure. By forming a coil pattern having a different size, shape, and number of turns for each magnetic field generator, the same effect as that of the magnetic field generator of FIG. 2 can be obtained.

図１１の磁界発生パターンは、磁極構造を持たない単純なメタル配線（線状の導体）によるライン＆スペースパターン構造を用いた複数の磁界発生部からなる。磁界発生部毎に異なる寸法、形状のラインパターンやライン＆スペースパターンを形成することで、図２の磁界発生装置と同様の効果が得られる。   The magnetic field generation pattern of FIG. 11 is composed of a plurality of magnetic field generation units using a line & space pattern structure with simple metal wiring (linear conductor) having no magnetic pole structure. By forming line patterns and line & space patterns having different dimensions and shapes for each magnetic field generator, the same effect as the magnetic field generator of FIG. 2 can be obtained.

以上説明した磁界発生装置では３つの磁界発生部が形成されているが、一般には、２つ以上の任意の数の磁界発生部が形成される。そのうち、少なくとも２つ以上の磁界発生部の外形、形状、寸法のいずれかが異なっていればよい。   In the magnetic field generator described above, three magnetic field generators are formed, but in general, an arbitrary number of two or more magnetic field generators are formed. Of these, it is only necessary that at least two or more of the magnetic field generators have different outer shapes, shapes, or dimensions.

図１２は、図３のＰＣ３０４に相当する情報処理装置の構成図である。図１２の情報処理装置は、ＣＰＵ（中央処理装置）１２０１、メモリ１２０２、入力装置１２０３、出力装置１２０４、外部記憶装置１２０５、媒体駆動装置１２０６、およびネットワーク接続装置１２０７を備え、それらはバス１２０８により互いに接続されている。   FIG. 12 is a configuration diagram of an information processing apparatus corresponding to the PC 304 in FIG. 12 includes a CPU (central processing unit) 1201, a memory 1202, an input device 1203, an output device 1204, an external storage device 1205, a medium drive device 1206, and a network connection device 1207, which are connected via a bus 1208. Are connected to each other.

メモリ１２０２は、例えば、ＲＯＭ（read only memory）、ＲＡＭ（random access memory）等を含み、処理に用いられるプログラムおよびデータを格納する。ＣＰＵ１２０１は、メモリ１２０２を利用してプログラムを実行することにより、磁気力顕微鏡の制御および較正のために必要な処理を行う。   The memory 1202 includes, for example, a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and the like, and stores programs and data used for processing. The CPU 1201 performs processing necessary for control and calibration of the magnetic force microscope by executing a program using the memory 1202.

入力装置１２０３は、例えば、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル等であり、オペレータからの指示や情報の入力に用いられる。出力装置１２０４は、例えば、ディスプレイ、プリンタ、スピーカ等であり、オペレータへの問い合わせや処理結果等の出力に用いられる。   The input device 1203 is, for example, a keyboard, a pointing device, a touch panel, etc., and is used for inputting instructions and information from an operator. The output device 1204 is, for example, a display, a printer, a speaker, or the like, and is used for outputting an inquiry to an operator or a processing result.

外部記憶装置１２０５は、例えば、磁気ディスク装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置、テープ装置等である。情報処理装置は、この外部記憶装置１２０５に、プログラムおよびデータを格納しておき、必要に応じて、それらをメモリ１２０２にロードして使用する。   The external storage device 1205 is, for example, a magnetic disk device, an optical disk device, a magneto-optical disk device, a tape device, or the like. The information processing apparatus stores programs and data in the external storage device 1205, and loads them into the memory 1202 for use as necessary.

媒体駆動装置１２０６は、可搬記録媒体１２０９を駆動し、その記録内容にアクセスする。可搬記録媒体１２０９は、メモリカード、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク等の任意のコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。オペレータは、この可搬記録媒体１２０９にプログラムおよびデータを格納しておき、必要に応じて、それらをメモリ１２０２にロードして使用する。   The medium driving device 1206 drives the portable recording medium 1209 and accesses the recorded contents. The portable recording medium 1209 is an arbitrary computer-readable recording medium such as a memory card, a flexible disk, an optical disk, and a magneto-optical disk. The operator stores programs and data in the portable recording medium 1209 and loads them into the memory 1202 for use as necessary.

ネットワーク接続装置１２０７は、ＬＡＮ（Local Area Network）等の任意の通信ネットワークに接続され、通信に伴うデータ変換を行う。情報処理装置は、必要に応じて、プログラムおよびデータを外部の装置からネットワーク接続装置１２０７を介して受け取り、それらをメモリ１２０２にロードして使用する。   A network connection device 1207 is connected to an arbitrary communication network such as a LAN (Local Area Network) and performs data conversion accompanying communication. The information processing device receives programs and data from an external device via the network connection device 1207 as necessary, and loads them into the memory 1202 for use.

図１３は、図１２の情報処理装置にプログラムおよびデータを提供する方法を示している。可搬記録媒体１２０９やサーバ１３０１のデータベース１３１１に格納されたプログラムおよびデータは、情報処理装置１３０２のメモリ１２０２にロードされる。サーバ１３０１は、そのプログラムおよびデータを搬送する搬送信号を生成し、ネットワーク上の任意の伝送媒体を介して情報処理装置１３０２に送信する。ＣＰＵ１２０１は、そのデータを用いてそのプログラムを実行し、必要な処理を行う。   FIG. 13 shows a method for providing a program and data to the information processing apparatus of FIG. Programs and data stored in the portable recording medium 1209 and the database 1311 of the server 1301 are loaded into the memory 1202 of the information processing apparatus 1302. The server 1301 generates a carrier signal that carries the program and data, and transmits the carrier signal to the information processing device 1302 via an arbitrary transmission medium on the network. The CPU 1201 executes the program using the data and performs necessary processing.

（付記１） 磁気力顕微鏡の較正に用いる磁界発生装置であって、
それぞれ異なる位置に分離した磁界を発生する複数の磁界発生部を備え、該複数の磁界発生部のうち少なくとも２つ以上は外形、形状、寸法のいずれかが異なることを特徴とする磁界発生装置。 (Appendix 1) A magnetic field generator used for calibration of a magnetic force microscope,
A magnetic field generation device comprising a plurality of magnetic field generation units that generate magnetic fields separated at different positions, wherein at least two or more of the plurality of magnetic field generation units differ in any one of outer shape, shape, and dimensions.

（付記２） 前記複数の磁界発生部のうち少なくとも２つ以上は異なる強度の磁界を発生しうることを特徴とする付記１記載の磁界発生装置。
（付記３） 前記複数の磁界発生部のうち少なくとも２つ以上は任意の交流磁界を発生しうることを特徴とする付記１記載の磁界発生装置。 (Supplementary note 2) The magnetic field generation device according to supplementary note 1, wherein at least two of the plurality of magnetic field generation units can generate magnetic fields having different strengths.
(Additional remark 3) At least 2 or more can generate | occur | produce arbitrary alternating magnetic fields among these magnetic field generation | occurrence | production parts, The magnetic field generator of Additional remark 1 characterized by the above-mentioned.

（付記４） 前記複数の磁界発生部の各々は、磁界を局所的に発生させる磁極対からなることを特徴とする付記１、２、または３記載の磁界発生装置。
（付記５） 前記複数の磁界発生部の各々は、環状の導体からなることを特徴とする付記１、２、または３記載の磁界発生装置。 (Additional remark 4) Each of these magnetic field generation | occurrence | production parts consists of a magnetic pole pair which generates a magnetic field locally, The magnetic field generator of Additional remark 1, 2, or 3 characterized by the above-mentioned.
(Additional remark 5) Each of these magnetic field generation | occurrence | production parts consists of a cyclic | annular conductor, The magnetic field generator of Additional remark 1, 2 or 3 characterized by the above-mentioned.

（付記６） 前記複数の磁界発生部の各々は、線状の導体からなることを特徴とする付記１、２、または３記載の磁界発生装置。
（付記７） それぞれ異なる位置に分離した磁界を発生する少なくとも２つ以上の外形、形状、寸法のいずれかが異なる磁界発生部を有する磁界発生装置により形成される磁界分布内を走査し磁界強度分布を測定する探針手段と、
前記走査により得られた測定結果を用いて、前記探針手段の較正を行う処理手段と
を備えることを特徴とする磁気力顕微鏡。 (Additional remark 6) Each of these magnetic field generation | occurrence | production parts consists of a linear conductor, The magnetic field generator of Additional remark 1, 2, or 3 characterized by the above-mentioned.
(Supplementary note 7) A magnetic field intensity distribution obtained by scanning a magnetic field distribution formed by a magnetic field generator having a magnetic field generator having at least two outer shapes, shapes, and dimensions that generate magnetic fields separated at different positions. Probe means for measuring
A magnetic force microscope comprising: processing means for calibrating the probe means using the measurement result obtained by the scanning.

（付記８） それぞれ異なる位置に分離した磁界を発生する少なくとも２つ以上の外形、形状、寸法のいずれかが異なる磁界発生部を有する磁界発生装置により形成される磁界分布内を走査し磁界強度分布を測定するように、磁気力顕微鏡を制御し、
前記走査により得られた測定結果を用いて、前記磁気力顕微鏡の探針手段の較正を行う
処理をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 (Supplementary note 8) Magnetic field distribution obtained by scanning a magnetic field distribution formed by a magnetic field generator having a magnetic field generator having at least two outer shapes, shapes, and dimensions that generate magnetic fields separated at different positions. Control the magnetic force microscope to measure
A program for causing a computer to execute a process of calibrating probe means of the magnetic force microscope using a measurement result obtained by the scanning.

（付記９） 前記測定結果として得られたラインプロファイルから、複数の磁界発生部のそれぞれの寸法の測定値を算出し、該測定値と該複数の磁界発生部のそれぞれの寸法の設計値とから、前記探針手段の固有値を算出し、サンプルの測定結果から得られた測定距離を該固有値を用いて較正する処理を、前記コンピュータに実行させることを特徴とする付記８記載のプログラム。   (Supplementary Note 9) From the line profile obtained as the measurement result, a measurement value of each dimension of the plurality of magnetic field generation units is calculated, and from the measurement value and a design value of each dimension of the plurality of magnetic field generation units The program according to appendix 8, wherein the computer is caused to execute a process of calculating an eigenvalue of the probe means and calibrating a measurement distance obtained from a measurement result of the sample using the eigenvalue.

本発明の磁界発生装置の原理図である。It is a principle figure of the magnetic field generator of this invention. 第１の磁界発生装置の構成図である。It is a block diagram of a 1st magnetic field generator. 較正装置の構成図である。It is a block diagram of a calibration apparatus. 磁界発生部の配置とラインプロファイルを示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning and a line profile of a magnetic field generation part. 磁極幅の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of a magnetic pole width. 磁界強度の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of a magnetic field intensity. 較正処理のフローチャートである。It is a flowchart of a calibration process. 第２の磁界発生装置のパターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern of a 2nd magnetic field generator. 第３の磁界発生装置のパターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern of a 3rd magnetic field generator. 第４の磁界発生装置のパターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern of a 4th magnetic field generator. 第５の磁界発生装置のパターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern of a 5th magnetic field generator. 情報処理装置の構成図である。It is a block diagram of information processing apparatus. プログラムおよびデータの提供方法を示す図である。It is a figure which shows the provision method of a program and data.

符号の説明Explanation of symbols

１０１−１、１０１−２、１０１−ｎ 磁界発生部
２０１ コア
２０２ 高周波駆動用コイル
２０３ 高周波電源
２０４−１、２０４−２、２０５−１、２０５−２、２０６−１、２０６−２ 磁極領域
２１１ カンチレバー
２１２ プローブ
３０１ 光検出器
３０２ レーザ光源
３０３ ＸＹＺスキャナ
３０４ パーソナルコンピュータ
４０１ ラインプロファイル
５０１ 直線
５０２ 切片
６０１ 平均値
１２０１ ＣＰＵ
１２０２ メモリ
１２０３ 入力装置
１２０４ 出力装置
１２０５ 外部記憶装置
１２０６ 媒体駆動装置
１２０７ ネットワーク接続装置
１２０８ バス
１２０９ 可搬記録媒体
１３０１ サーバ
１３０２ 情報処理装置
１３１１ データベース 101-1, 101-2, 101-n Magnetic field generator 201 Core 202 High frequency driving coil 203 High frequency power supply 204-1, 204-2, 205-1, 205-2, 206-1, 206-2 Magnetic pole region 211 Cantilever 212 Probe 301 Photo detector 302 Laser light source 303 XYZ scanner 304 Personal computer 401 Line profile 501 Straight line 502 Section 601 Average value 1201 CPU
1202 Memory 1203 Input device 1204 Output device 1205 External storage device 1206 Medium drive device 1207 Network connection device 1208 Bus 1209 Portable recording medium 1301 Server 1302 Information processing device 1311 Database

Claims (2)

それぞれ異なる位置に分離した磁界を発生し、各々が磁界を局所的に発生させる磁極対からなり、少なくとも２つ以上の磁極幅が異なる複数の磁界発生部を有する磁界発生装置により形成される磁界分布内を走査し磁界強度分布を測定する探針手段と、
前記走査により得られた測定結果を用いて、前記探針手段の測定距離の較正を行う処理手段と
を備えることを特徴とする磁気力顕微鏡。 The magnetic field separated into different positions occurs, pole pairs pressurized Rannahli, each to locally generate a magnetic field, the magnetic field at least two or more magnetic pole width is formed by the magnetic field generator having a plurality of different magnetic field generator Probe means for scanning the distribution and measuring the magnetic field strength distribution;
A magnetic force microscope comprising: processing means for calibrating a measurement distance of the probe means using a measurement result obtained by the scanning. それぞれ異なる位置に分離した磁界を発生し、各々が磁界を局所的に発生させる磁極対からなり、少なくとも２つ以上の磁極幅が異なる複数の磁界発生部を有する磁界発生装置により形成される磁界分布内を走査し磁界強度分布を測定するように、磁気力顕微鏡を制御し、
前記走査により得られた測定結果を用いて、前記磁気力顕微鏡の探針手段の測定距離の較正を行う
処理をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 The magnetic field separated into different positions occurs, pole pairs pressurized Rannahli, each to locally generate a magnetic field, the magnetic field at least two or more magnetic pole width is formed by the magnetic field generator having a plurality of different magnetic field generator Control the magnetic force microscope to scan the distribution and measure the magnetic field strength distribution,
A program that causes a computer to execute a process of calibrating the measurement distance of the probe means of the magnetic force microscope using the measurement result obtained by the scanning.
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